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표면 품질 이해하기
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표면 품질 이해하기

Surface Quality Inspection

광학 부품의 표면 품질은 제조 또는 취급 과정에서 발생될 수 있는 표면 결함에 대한 평가치입니다. 대부분의 경우에 이러한 결함들은 이미징 또는 집광 용도에서의 부정적 결과에 거의 아무런 영향도 주지 않습니다. 처리 속도가 약간 감소하고 산란광이 조금 증가하는 데 그치는 것이 일반적입니다. 하지만 이들 결함에 초점이 맞추어지는 image plane의 표면, 그리고 이들 결함이 에너지 흡수를 증가시키고 광학 부품에 손상을 줄 수 있는 높은 출력이 적용되는 표면과 같이 좀 더 민감한 표면들이 있습니다. 표면 품질 평가를 위한 감독 기관은 다음과 같습니다.

  • 광학 부품 및 전자 - 광학 기기 관련 ANSI/OEOSC OP1.002-2009 - 광학 부품 및 어셈블리 – 외관 결함*
  • ISO 10110-7:2008; Optics 및 photonics -- 광학 element와 system을 위한 도면 준비 -- Part 7: 표면 결함의 허용오차*
  • ISO 14997:2003; Optics 및 광학 기기 -- 광학 element의 표면 결함을 위한 테스트 방식
  • MIL-PRF-13830B; Fire Control Instruments용 광학 부품 생산, 조립, 검사와 관련된 일반 규격

*Edmund Optics의 맞춤형 광학 부품들은 이들 기준에 맞춰 제작할 수 있습니다.

Edmund Optics는 표면 품질 평가의 가장 일반적인 방법인 U.S. Military Performance Specification MIL-PRF-13830B를 준수하는데 이 규격에서는 규격에 규정되어 있는 보정된 기준을 바탕으로 “scratch & dig” number를 사용합니다. 이 수치는 스크래치 및 패인 곳의 구경을 나타내며 부품 크기 및 scratch & dig 수치를 바탕으로 각각의 결함 허용 한도를 제한하기 위한 가이드라인을 설정합니다.

Scratch 및 dig number는 대개 하이픈으로 구분된 서로 관련이 없는 두 자리 숫자이며 scratch number가 앞에, dig number가 뒤에 옵니다. 이 번호들은 scratch 밝기 및 dig 구경을 보정된 기준과 시각적으로 비교해 결정하며 이 때 부품 및 기준에 대한 조명은 성능 규격에 명시된 조건을 따릅니다. 지정된 scratch 및 dig number는 부품에 보정 기준의 해당 번호보다 더 큰 dig이나 더 밝은 scratch가 없을 것임을 나타냅니다.

Scratch number는 10, 20, 40, 60 또는 80과 같은 임의의 번호들 중 하나이며 이 때 scratch의 밝기는 10부터 80까지 증가합니다. 이것은 정확한 측정치는 아니며 보정된 기준 scratch 밝기와 가장 일치하는 부품 scratch 밝기를 나타내는 것일뿐입니다. 하지만 dig number는 측정 가능한 양으로서 부품에서 발견되는 가장 큰 dig의 구경을 1/100 밀리미터 단위로 잰 것입니다. 따라서 0.4mm diameter dig의 부품은 dig number 40으로 표시되며 0.2mm diameter dig이 있는 부품은 dig number 20으로 표기되는 식입니다(그림 1).

An illustration of scratch-dig evaluation
그림 1: Scratch-dig 측정 도표

일단 scratch 및 dig number가 확정되면 다음 사항에 따라 허용 결함 한도가 설정됩니다.

Scratch

지정된 scratch number(LSN)의 전체 scratch 길이 합계가 광학 부품 지름의 4분의 1을 초과하지 않습니다. 원형이 아닌 광학 부품의 경우 광학 부품의 면적과 동일한 원의 지름을 사용합니다.

Equation 1 (1)

 

Dig

허용 가능한 최대 크기 dig의 전체 개수(N)가 지름을 20으로 나눈 값을 초과하지 않습니다.

Equation 2 (2)

 

전체 dig diameter(d)의 합은 허용 가능한 최대 크기 dig의 전체 개수(N)에 지정된 Dig Number(D)를 곱한 값의 두 배 이하입니다.

Equation 3 (3)

 

지정된 표면 품질이 60-40인 100mm 지름의 광학 부품은 위의 제한 기준에 따라 전체 길이가 25mm 이하인 몇 개의 60 scratch를 가질 수 있습니다. 최대 크기 0.4mm의 dig(40 Dig Number)는 5개를 초과할 수 없으며 모든 dig의 지름 합계는 4mm를 초과해선 안됩니다.

Scratch-dig 규격 80-50은 대개 표준 품질로, 60-40은 정밀 품질, 그리고 20-10은 초정밀 품질로 간주됩니다.

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광학 제품을 올바로 관리하면 품질을 유지하고 수명을 늘릴 수 있습니다. 이 중요한 응용 사례에서 최상의 방법을 알려 드리겠습니다.

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